1、感觉和情绪的神经环路相互交叉协同功能及应用

解析感觉与情绪的认知行为模式，明确脑区间的编码方式和信息传递，阐明情绪认知过程的分子机制，为情绪与认知相关的神经及精神疾病治疗提供认知神经生物学基础。针对感觉与情绪的神经环路及其分子靶点，完成虚拟现实多感知信息输入与反馈的行为监测模式，使用虚拟现实心理疗法、电（磁）刺激等治疗方法，推动临床诊疗技术革新。

2、基于机器学习的灵长类动物情绪和认知行为分析

非人灵长类的脑结构、生理活动等很多方面与人类高度相似，是目前脑疾病模型的理想建模动物。非人灵长类的复杂认知和社会行为、精巧的运动控制，可以完成与人相似的记忆任务，这对于客观评价情感和社会认知、记忆能力和精细运动等脑疾病相关核心行为指标尤为重要。基于视频数据，使用无监督或半监督机器学习方法进行单目标或多目标分割、追踪、行为判断，对灵长类动物的情绪和认知功能进行客观判断，建立灵长类动物情绪与认知行为数据集，并提供集成化分析软件。

3、神经元成熟度、结构稳定性、突触可塑性及相关学习记忆机制研究

突触是神经元连接的最基本的单元，突触功能异常和突触结构不稳定会影响各脑区内的局部神经环路与脑区间长距离神经环路的功能，并造成情绪和记忆缺陷。神经元成熟度、结构稳定性和突触可塑性是神经系统疾病和神经发育失调的指向标，也是研究学习和记忆功能模式的基础。通过时空特异性条件基因打靶技术，在不同发育阶段精确定位及控制突触前和突触后受体和膜蛋白，进一步利用双光子成像结合全细胞膜片钳激活单个兴奋性突触，实现了深层脑区单突触的高精度观测，实现脑内超微环路中单突触可塑性研究。